炸裂!培养皿中的人类脑细胞学会了玩“乒乓球”,黑客帝国成真了?

炸裂!培养皿中的人类脑细胞学会了玩“乒乓球”,黑客帝国成真了?撰文 | 王聪  编辑 | 王多鱼  排版 | 水成文

 

2004年,“奥特曼之父”圆谷英二制作了一部名为《奥特Q:黑暗幻想》的电视剧,其中有一集令人印象深刻:一名40岁的男子有一天突然发现,自己只是一个放在玻璃缸中的大脑(缸中大脑),实际上自己已经去世了25年,而大脑一直以为自己还在活着,还在过着正常的生活。
那么,培养皿中培养的大脑细胞,是否会有“自己的想法”呢?它们会认为自己是什么呢?
近日,澳大利亚的 Cortical Labs 公司、伦敦大学学院等机构的研究人员合作,在预印本 bioRxiv 发表了题为:In vitro neurons learn and exhibit sentience when embodied in a simulated game-world 的研究论文。
研究团队将从人类干细胞诱导分化而来的人类神经元,或小鼠神经元,与高密度多电极阵列与计算机集成,构成所谓的碟中大脑(DishBrain),研究团队教会了这些体外培养的脑细胞玩电子游戏“乒乓球”,这表明,体外神经元能够在模拟游戏世界中学习并表现出感知能力
该论文的第一作者 Brett Kagan 表示,这些神经元细胞“相信自己就是游戏中的球拍”,它们就像活在《黑客帝国》的“矩阵”(Matrix)之中
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Pong,是第一代电子游戏,是一款模拟打乒乓球的小游戏,玩家需要移动球拍,让球落到球拍上并被反弹走。
研究团队认为,将神经元集成到数字系统中以利用其先天智能,可能会实现单独使用硅集成电路无法实现的性能,同时可提供对智力的细胞起源的洞察。
研究团队将人类干细胞放置在微电极阵列上,让它们在那里分化为神经元,或直接使用小鼠神经元。研究团队将其命名为Cyborg(半生物半机械的生化电子人)。
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在这一系统中,这些神经元既可以刺激其他神经元,也可以读取周围其他神经元的活动。电信号被发送到微电极阵列上以告知上面的神经元“乒乓球”所在的位置,神经元进而产生电信号来移动“球拍”。电信号的距离为神经元提供“乒乓球”运动频率的信息。
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就像人类学习玩游戏一样,“碟中大脑”通过反复玩游戏来学习如何移动“球拍”来接住“乒乓球”。神奇的是,仅仅用了5分钟时间,它们就学会了玩“乒乓球”游戏。而AI人工智能则需要90分钟时间才能学会。当然,人类或人工智能的游戏水平要远超“碟中大脑”。
有趣的是,人类干细胞诱导分化而来的神经元的游戏水平要高于小鼠神经元。
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蓝色为小鼠细胞,红色为人类细胞
研究团队表示,这项工作可能会改进机器学习系统的设计,也可以应用于其他领域,例如测试针对大脑的治疗方法。

Cortical Labs 公司是由钟宏文、Andy Kitchen 等人于2019年成立的生物技术初创公司,通过合成生物学技术,将活生物神经元与传统计算机结合,开发新型计算机芯片。

 

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参考资料:

https://corticallabs.com/

https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2021.12.02.471005v2

 

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